Tubulações para habitação em Light Steel Frame

1. Introdução

Existe ainda hoje uma enorme necessidade de investimentos na habitação de interesse social por parte do governo e das empresas privadas, seja na área de execução da habitação ou na área de pesquisa de soluções eficientes. Sendo assim, há a necessidade de investimentos para desenvolver projetos econômicos, racionais, produzidos em escala e com tempo execução reduzidos.

Com o desenvolvimento da construção industrializada em aço, novos elementos construtivos têm sido introduzidos no mercado e suas grandes eficiências vêm mostrando seu potencial como solução eficaz para produção racional em escala. Os sistemas construtivos que utilizam perfis formados a frio de aço como principal elemento estrutural, são conhecidos como Estruturas em Aço Leve, construção Light Steel Framing (LSF) ou construção com aço galvanizado. São projetados para suportar as cargas da edificação e trabalhar em conjunto com outros subsistemas industrializados, de forma a garantir os requisitos de funcionamento da edificação.

Como discorre JARDIM (2004), as construções em aço leve, estruturados em perfis de aço galvanizado formados a frio, devem ser projetadas para suportar as cargas da edificação e trabalhar em conjunto com outros subsistemas industrializados, de forma a garantir a modulação da construção.Trata-se de um sistema construtivo aberto, permitindo a utilização de diversos materiais; muito  flexível, pois não apresenta restrições aos projetos; racionalizado, fator que aperfeiçoa o gerenciamento de perdas e utilização de recursos e custos, permitindo total controle dos gastos já na fase de projeto; além de reciclável e durável.

Segundo SALES (2001), as construções desse tipo dependem do bom desempenho obtido na associação entre os sistemas estruturais e o de fechamentos, já que todas as outras etapas complementares de uma construção devem se basear e se adaptar à estrutura e aos fechamentos. Assim, a eficiência dos subsistemas de instalações depende diretamente da escolha do tipo de fechamento, que podem ser painéis pré-fabricados, placas, alvenarias vinculadas ou não às estruturas.

Os que melhores se encaixam ao sistema Light Steel Framing usado para Habitação de Interesse Social é a placa de OSB e o Gesso Acartonado. As placas de OSB agregam rigidez à estrutura e acrescentam propriedades termo-acústicas às vedações, por isso é ideal para o fechamento externo da residência, enquanto que o Gesso Acartonado, por questões econômicas, se torna ideal também para o fechamento interno da residência, visto que ele não resiste às intempéries. (DALTRO, 2009).

Com a utilização de placas de OSB e Gesso Acartonado para o fechamento da construção, as instalações elétricas e hidráulicas são embutidas nas paredes. A execução segue a recomendação do sistema “drywall”, o que facilita a execução das instalações, pois diferentemente dos sistemas convencionais, não há quebra de paredes, nem conflito entre as instalações hidráulicas e elétricas, pois as paredes funcionam como shafts visíveis para as tubulações. Assim como, possibilita maior mobilidade para a tubulação e apresenta manutenção rápida e pontual.

Diante do exposto, é importante ressaltar a necessidade de se desenvolver projetos, materiais e componentes construtivos que possam flexibilizar os processos construtivos, visando a redução do custo de construção, através dos conceitos de racionalização e industrialização, propiciando moradias com conforto, durabilidade e qualidade ao longo da sua vida útil, considerando as condições econômicas, sociais e climáticas no Estado de Mato Grosso.

2. Light Steel Framing

O Light Steel Framing (LSF) é um sistema construtivo de concepção racional, que tem como principal característica uma estrutura constituída por perfis formados a frio de aço galvanizado, utilizados para a composição de painéis estruturais e não estruturais.

FREITAS (2006) define o sistema LSF como sendo um processo pelo qual compõe-se um esqueleto estrutural em aço formado por diversos elementos individuais ligados entre si, passando estes a dar forma à edificação e a resistir às cargas que a solicitam.

O sistema é composto por vários componentes e subsistemas. Entre estes subsistemas destacam-se os de fundação, de isolamento termo-acústico, de fechamento interno e externo e instalações elétricas e hidráulicas. Na Figura 1 está apresentado um esquema da estrutura e dos seus subsistemas.

 

 

Para que o sistema cumpra com as funções para o qual foi projetado e construído (racionalização,durabilidade, conforto e economia) é necessário que os subsistemas estejam corretamente relacionados e que os materiais utilizados sejam adequados. Desta forma, a escolha das tubulações é um dos itens importantes a serem considerados para que a velocidade da construção e a racionalização do sistema não sejam prejudicados.

3. Estudo das Instalações

3.1 Instalações Hidráulicas

As instalações hidráulicas para água fria ou quente, no sistema de construção light steel framing, podem ser executadas com tubulações de mesmos materiais empregados em edificações comuns de alvenaria convencional. Apresentando o mesmo desempenho e mesmas considerações para projeto,comumente é utilizado nas tubulações de água fria ou quente, o PVC (policloreto de Vinila), o CPVC(policloreto de vinila cloratado), o PEX (polietileno reticulado), o cobre, o PPR (polipropilenocopolímetro random), entre outros. (Revista Téchne)

3.2 Instalações Sanitárias

O sistema estrutural em LSF por ser extremamente leve apresenta como solução em fundações o tipo radier. O radier é um tipo de fundação rasa que funciona como uma laje contínua de concreto armado em toda a área da construção e transmite as cargas da estrutura da casa (pilares ou paredes) para o  terreno. Desta forma, as instalações sanitárias devem de ser executadas antes da concretagem do radier, conforme Figura 2.

Diferente das instalações hidráulicas, as instalações sanitárias possuem tubos de dimensão maiores,devido ao fato da pressão ser sempre igual ou próxima à pressão atmosférica, ao contrário do sistema de água, que trabalha sempre com pressões superiores. Assim, as paredes dos tubos e conexões podem ser mais finas, sem comprometer a segurança e, ao mesmo tempo, suas bitolas são maiores além de possuir maiores diâmetros. Por isso é interessante que esses tubos se posicionem sob a laje, em seu caminhamento horizontal.

4. Estudo das tubulações

Nesta fase serão apresentados os possíveis tipos de tubulações que poderão ser utilizados nas instalações e seus principais aspectos construtivos (resistência, modulação, racionalização,montagem).

4.1 PVC (Policloreto de vinila)

O PVC é um dos plásticos mais versáteis existentes e por este motivo, é um dos materiais mais utilizados e estudados. Dentre as principais características do PVC destacam-se, o comportamento anti-chama, isolamento térmico e acústico, resistência química e ao intemperismo, facilidade de instalação, excelente acabamento e estética e baixa necessidade de manutenção.

Além disso, é um material versátil, leve, durável, sustentável, econômico e rígido, sendo uma boa opção na aplicação de instalações c, pois é totalmente seguro no contato com a água de consumo humano (água potável) ou esgoto, proporciona elevada produtividade na instalação e estanqueidade,evitando perdas de água e contaminação do lençol freático no caso de uso em esgotos.

As instalações feitas com PVC têm baixo custo de aquisição e instalação, e posterior manutenção,além de uma vida útil maior. No entanto, requer que os projetos estejam alinhados e com os pontos definidos, para que as tubulações e conexões sejam instaladas sem dificuldades.

O PVC é largamente aplicado em eletrodutos em instalações elétricas, assim como para instalações hidrossanitárias.

A mão-de-obra empregada para execução de instalações hidráulicas com PVC deve ser qualificada. O profissional deve possuir certificado de curso de encanador e instalador de tubulações. É comum esse profissional não trabalhar sozinho, contando com um ajudante, que não necessita de qualificação.Outro fator importante é a normalização técnica. As instalações hidráulicas multifamiliares executadas com este material devem seguir a NBR 5626 – Instalação Predial de Água Fria. (BRANDÃO, 2010).

4.2 CPVC (Policroreto de vinila clorado)

O policroreto de vinila clorado ou CPVC é um material com todas as propriedades inerentes ao PVC, incluindo-se a resistência à condução de líquidos sob pressões a altas temperaturas.

Tem-se como as principais aplicações do CPVC, tubos e conexões utilizados para condução principalmente de água quente e fluidos industriais. O CPVC é um material bastante utilizado em sistemas de combate a incêndio, assim como os comumente utilizados na alimentação de sprinklers , pois possui boa resistência à temperatura e é quimicamente inerte, o que é importante especialmente com relação à corrosão galvânica. (NUNES ET AL , 2006).

As tubulações em CPVC apresentam algumas vantagens, uma delas é a simplicidade de execução de suas instalações. A junta soldável a frio por meio de adesivo é de fácil execução e não demanda mão-de-obra especializada, ferramentas e equipamentos que necessitem de treinamento específico.

Outra vantagem é que não transmite gosto nem odor à água, pois é produzido com material totalmente atóxico. Alia-se a isso o fato de demonstrar durabilidade e resistência a corrosão, devido a sua alta resistência aos ataques químicos das substâncias contidas na água, como cloro, ferro, flúor, etc., o que garante uma melhor fluidez, menor custo de manutenção e maior vida útil do sistema. Essa resistência,somada ao fato de sua superfície interna ser extremamente lisa, faz com que o sistema não sofra incrustações internas, garantindo que não ocorrerão reduções de diâmetro ao longo do tempo.

Além disto, essas tubulações dispensam isolamento térmico, pois têm a menor perda de calor entre os materiais utilizados em instalações prediais de água quente, mantendo a temperatura da água por muito mais tempo, devido a sua baixíssima condutividade térmica (Catálogo Predial Aquaterm Tigre, 2010).

Dentre as instalações de água quente é a que apresenta menor custo em todas as soluções, tanto no a toda compra, quanto na instalação propriamente dita e na manutenção. Quanto ao transporte e manuseio,devem ser tomadas algumas precauções para evitar qualquer tipo de dano ou deformação. No transporte, os tubos devem ser apoiados em toda sua extensão e deve-se evitar curvá-los, arrastá-los, batê-los ou lançá-los sobre o solo. Para a estocagem, os locais devem ter fácil acesso e ser à sombra, livre de ação direta ou de exposição contínua ao sol. (BRANDÂO, 2010).

4.3 Cobre

O cobre é um material muito utilizado em países europeus devido a sua grande durabilidade. Apesar do custo inicial um pouco mais elevado em relação aos demais materiais, é um material que dispensa a manutenção. Fato que agrega muito valor as edificações que possuem esse tipo de tubulação.

Este tipo de tubulação também apresenta as seguintes vantagens: possui elevada resistência a altas temperaturas e pressões, não permite a formação de incrustações, não produz gazes tóxicas em casos de incêndios e possui propriedade anti-bactericida. Esta última propriedade é um dos fatores que permitiram sua larga utilização internacionalmente, pois, ao contrário das tubulações de plástico e de ferro, o cobre é capaz de diminuir consideravelmente a proliferação de bactérias carregadas pela água que percorre os tubos.

Além disso, o cobre apresenta segundo BRANDÃO (2010), grande flexibilidade, pois este tipo de tubo é totalmente modelável, permitindo uniões, dobras, ajuste a qualquer contorno ou ângulo e fácil instalação; e durabilidade, uma vez que o cobre não sofre corrosão com a água ou o ar; apresenta facilidade de transporte, por ser leve e corrosão quase nula, já que é resistente a qualquer tipo de produto químico.

Devido a essas características o cobre é largamente utilizado para instalações hidráulicas de água quente, pois suporta altas temperaturas e de grande durabilidade.

Para os sistemas Light Steel Framing e o Drywall, é preciso tomar alguns cuidados especiais na instalação deste tipo de tubulação, pois o contato entre o aço dos montantes e o cobre das tubulações pode ocasionar uma corrosão galvânica. Este problema é evitado utilizando-se de espaçadores plásticos, que evitam o contato entre os dois metais.

4.4 PEX ( Polietileno Reticulado)

O Polietileno Reticulado (PEX) é originado do Polietileno (PE). O PEX é um sistema de multicamada que foram desenvolvidos para tornar mais rápida, eficiente e segura a instalação hidráulica predial. Os tubos de PEX unem as principais qualidades dos tubos convencionais: resistência mecânica e térmica dos tubos metálicos, como o cobre e o aço e resistência a corrosão dos tubos plásticos, como CPVC ePPR.

O PEX possui o diferencial da flexibilidade, os tubos são facilmente dobráveis, acarretando uma considerável redução do número de conexões conforme Figura 3, do tempo de execução, do custo de mão-de-obra na instalação e do desperdício de material. Característica esta muito interessante quando se trata da racionalização construtiva. Além disso, tem uma excelente resistência a corrosão química(tanto para soluções básicas como ácidas) e eletroquímica, pois não é bom condutor de corrente elétrica.

Como não necessita de muitos acessórios e os tubos são bem leves, a execução do sistema se torna rápida e fácil; e por apresentar uma baixa condutividade térmica, há pouca dissipação de calor e o sistema se mantém isolado. Tem a capacidade de absorver oscilações sem apresentar ruptura, pois ficam soltos dentro de shafts ; possuir isolamento elétrico, devido a sua composição química; poder ser utilizado em instalações de água de consumo, já que foi aprovado com relação a higiene. Há ainda facilidade de remoção e manutenção do material, quando a instalação está protegida por shafts ou forros de gesso. (Catálogo Tigre, 2010).

O sistema chamado “Ponto a Ponto” é a tecnologia mais moderna de instalação hidráulica predial. Ao eliminar as conexões, o sistema ganha facilidade e rapidez na instalação permitindo a entrega da obra em prazos mais curtos. (Catálogo Astra,2010). A acomodação dos tubos na laje ou a passagem destes pelas lajes, através de passantes e por dentro de carenagens ou forros, torna desnecessário o corte de paredes, diminuindo o entulho na obra e evitando o enfraquecimento estrutural das paredes.

O PEX pode ser utilizado eficientemente tanto para instalações hidráulicas de água quente quanto para água fria. Para a água quente, não provoca corrosão devido a liga metálica, já que o PEX é de polietileno e suas conexões são em metal.

Os fornecedores garantem que as instalações feitas com PEX são bem simples, porém muitas equipes de encanadores e seus ajudantes têm dificuldades em executá-las. O ideal é que a mesma tenha alguma experiência com este material, ou receba um treinamento reforçado e prático.

O PEX, por ser pouco difundido, não está disponível em qualquer local, sendo a sua aquisição diretamente através de fornecedor especializado. É possível comprar os materiais isoladamente ou em forma de kits, que são conjuntos de peças unidos e testados em fábrica, próprios para um determinado ambiente. Estes têm o objetivo de dinamizar e melhorar a qualidade da produção, contudo, têm também como conseqüência o aumento do custo com materiais. (BRANDAO,2010). Dessa forma, o PEX perde competitividade com relação ao seu custo.

4.5 PPR (polipropileno copolímetro random)

O polipropileno (PPR) é uma resina que tem como principal componente o petróleo. É um produto que possui maior resistência a alta temperatura (inclusive a picos) e a alta pressão e maior durabilidade.(Catálogo Super Green, 2010). Este material surgiu a partir da necessidade de acabar com problemas de vazamentos, corrosões e perdas de calor que ocorriam nas tubulações convencionais.

O sistema de conexão através da termofusão consiste em ambas peças (tubos e conexões) se fundir  molecularmente durante poucos segundos nos bocais teflonados do termofusor, devido a altíssima temperatura empregada (260°C), formando assim, uma única tubulação, contínua, sem rosca, soldas,anéis de borracha ou cola, como pode ser observado na figura 4. O sistema é limpo, rápido e simples,o que resulta em menor tempo e custo de instalação, maior precisão e segurança de um trabalho bem finalizado. (Catálogo Super Green, 2010).

Figura 4 – Sistema de conexão (termofusão). Fonte: Catálogo Predial Amanco, 2010.

 

A flexibilidade também é uma importante característica do sistema, pois esta tubulação permite que sejam feitas curvas longas de até oito vezes o diâmetro do tubo, sem prejuízo nas juntas, com o uso de um soprador térmico, que é um gerador industrial de ar quente, ou desvios com raios de curvatura menores. Característica esta que permite a realização de instalações prediais de água quente ou fria nas mais variadas formas, possibilitando a execução de qualquer projeto hidráulico.

Estas significantes qualidades, somadas a outras destacadas vantagens do material, tais como ausência de corrosão no decorrer de sua longa vida útil mesmo em condições extremas, ausência de toxicidade  e ótimo isolamento térmico, determinaram um desenvolvimento muito rápido deste tipo de sistema para a condução de água quente e fria num grande número de países europeus. (Catálogo Predial Amanco, 2010.)

A execução da instalação em PPR necessita de mão-de-obra especializada e equipamento próprio, pois é utilizado o sistema de termofusão. Além disso, os materiais em si, tubos, conexões, registros, entre outros, tem o valor elevado por apresentarem resistência a altas temperaturas. Esses itens em conjunto,encarecem o processo em comparação a um material como PVC, porém com relação a outros materiais adequados para instalações de água quente, como o cobre, o PPR se mostra mais favorável.(BRANDÃO, 2010).

No entanto, o PPR perde competitividade ao ser comparado com o CPVC pra instalações de água quente.

5.Aspectos e Projetos

Os locais de passagem das tubulações sejam claros e detalhados no projeto, embora o sistema permita que as tubulações se posicionem em qualquer direção entre os montantes. Isso evitaria que o proprietário do imóvel perfurasse a tubulação na tentativa de fazer furos na parede, evitando acidentes.A execução das instalações é feita após a montagem de toda a estrutura em light steel frame.

A passagem das tubulações através dos montantes e vigas é permitida por meio de furos, executados de acordo com a norma existente (NBR 15253:2005), devidamente considerados no dimensionamento estrutural. Portanto, os perfis metálicos que formam os painéis estruturais, devem vir da fábrica devidamente serrado e já contendo os furos determinados no projeto, de modo que, no canteiro de obra, ocorra apenas a montagem dos painéis, caracterizando o sistema industrializado. (Revista Téchne).

Os orifícios dos montantes furados devem ser protegidos com um protetor, que pode ser uma peças plásticas conforme Figura 5 ou espumas. Os protetores evitam transmissão de vibrações e evitam durante a execução, que ocorram cortes nos conduítes ou tubulações, em virtude ao atrito provocado com a borda dos furos.

Figura 5 – Protetor plástico de montantes

 

6. Conclusão

Neste trabalho foram apresentados os principais tipos tubulações aplicadas em subsistemas de instalações para Habitação de Interesse Social (HIS), estruturadas em Light Steel Framing, e com fechamento verticais em OSB associado com Gesso acartonado. Todos os matérias e sistemas aqui apresentados têm como objetivo resolver problemas como, a perda de materiais, redução de custos e comprimento de prazos.

O Light Steel Framing apresenta no seu conceito racionalização, durabilidade, conforto e economia,conceitos estes essenciais para uma habitação de interesse social. Para que estes conceitos sejam aplicados de forma otimizada nos subsistema é necessário que se estude as características de cada material, e aplicara o que melhor se adapta a cada situação do projeto.

Os tipos de tubulações apresentados são os de PVC, os de CPVC, os de cobre, os de PEX e os PPR. Levando em conta as propriedades e características aqui apresentadas é possível fazer a seguinte análise: O PVC é caracterizado pela versatilidade, leveza, dureza, custo e rigidez, sendo uma boa opção na aplicação de instalações hidrossanitárias, pois é totalmente seguro no contato com a água de consumo humano (água potável) ou esgoto. Tem um baixo custo de aquisição e instalação.

O PVC é unânime como melhor escolha para as instalações sanitárias para as fundações tipo radier, largamente aplicadas em habitações de interesse social, estruturadas em LSF. O PVC é uma escolha segura para instalações de água fria, mas perde em flexibilidade do sistema em comparação ao PEX.

O CPVC é um material que apresenta as mesmas características do PVC, e destaca-se pela durabilidade e resistência a corrosão, além de dispensam isolamento térmico apresentando poucas perdas de calor. Tem o menor custo de instalação comparada ao cobre e PPR. São essas características tornam o CPVC uma solução simples, eficaz e barata para instalações de água quente.

O cobre é caracterizado pela sua durabilidade e segurança oferecida as instalações de água quente, na comparação dos outros materiais. É diferenciado dos outros materiais pela sua resistência a qualquer agente químico e falta de manutenção do sistema. No entanto, apresenta o maior custo de instalação dentre os tipos analisados.

O PEX é material caracterizado pela flexibilidade e racionalidade no canteiro. No entanto, o PEX é um material relativamente novo, encontrado apenas com fornecedores especializados, e que necessita demão de obra treinada. Mas a aplicação do sistema em escala no LSF pode solucionar o problema do treinamento de mão de obra. Apesar de um elevado custo inicial de aquisição, é um sistema interessante para instalações hidráulicas de água fria e quente quando se busca a industrialização em escala, o que resultará em uma redução do custo final do sistema.O PPR é caracterizado pela resistência a alta temperatura, a alta pressão e grande durabilidade. Surgiu a partir da necessidade de corrigir vazamentos, corrosões e perdas de calor que ocorrem nas tubulações convencionais, solucionados devido ao seu processo de termofusão.

O PPR necessita de mão-de-obra especializada e equipamento próprio, e apresenta um custo inicial alto de instalação, até por ser um material novo. É a solução mais eficiente para as instalações de água quente, mas perde competitividade pelo alto custo de instalação do sistema.

Desta forma, as melhores tubulações que se encaixam ao conceito de industrialização e racionalização,conceitos inerentes ao Light Steel Framing para habitação de interesse social, seria a utilização detubulações de PVC para as instalações sanitárias; a utilização do PEX para as instalações hidráulicas de água fria; e a utilização de CPVC para as instalações hidráulicas de água quente.

7. Referências Bibliográficas

ABRÃO, Rafael de Moura. Sistemas estruturados em aço para habitação de interesse social – light steel framing. 2008. 73 p. TG (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2008.

BRANDÃO, Rosana Gouveia. Estudo de viabilidade da utilização de PVC, PEX e PPR  em empreendimentos multifamiliares. 2010. 58p. Projeto de Graduação – Engenharia Civil – UFRJ/Escola Politécnica, Rio de Janeiro, 2010.

DALTRO, A. T.; MATIELLO, G.; SENRA, R. F. Fechamento vertical para habitação em Light Steel Framing. In: ENCONTRO TECNOLÓGICO DA ENGENHARIA CIVIL E ARQUITETURA
,Maringá, n. 7, Maringá: UEM, 2009. ISSN 1808-3625.

FREITAS, Arlene Maria S.; CRASTO, Renata Cristina M. Steel Framing: Arquitetura (Série Manual de Construção em Aço). Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2006.

JARDIM, Guilherme Torres da C.; CAMPOS, Alessandro de Souza. “Light Steel Framing”: Uma aposta do setor siderúrgico no desenvolvimento tecnológico da construção civil. Artigo técnico apresentado em palestra da CBCA. São Paulo, 2005.

REVISTA TECHNE, “Sistema predial de água fria e quente em polietileno reticulado(PEX)”. Revista Techne – Artigos, São Paulo. ed. 44

REVISTA TECHNE, “Hidráulica Simples”. Revista Techne – Artigos, São Paulo. ed. 50

SALES, Urânia Costa; SOUZA, Henor Artur de; NEVES, Francisco de Assis das. Mapeamento de problemas na construção industrializada em aço. Rem, Rev. Esc. Minas., Ouro Preto, v. 54, n. 4,2001.

Autores:

Adnauer Tarquínio Daltro
Tales de Mileto Pagiolli
Marcos Vinicius de Carvalho Singulane